首页[蓝狮注册]首页【摘 要】太阳能可以不分地域的辐射到地球的每一个角落，从而成为 21 世纪最具大规模 的开发潜力的新能源之一。 本文阐述了太阳能转换利用的一个方面的现状和应用前景， 并给 予建议。 【关键词】能源 光伏产业 可再生资源 太阳电池

　　化石能源是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所 以，随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能 源商品的价格上反应出来。而且，化石能源在利用的过程中还会带来一系列的诸 如温室效应，粉尘，酸雨等环境问题。而在全球的能源消费结构中化石能源的比 例达到 87%，在我国，化石能源的比例竟然达到了 92%。所以，在化石能源供 应日趋紧张的背景下， 大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略 中的重要组成部分。 一、太阳能的优点 在诸如风能，水利能，潮汐能，太阳能等各种新型清洁能源中，有很多专家 学者都对太阳能青睐有加。 首先太阳能具有普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海 洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。其 次太阳能有无害性，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在 环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 其次太阳能总量十分巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于 130 万亿吨煤，而据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计 15980 亿吨， 预计还可开采 200 年，全世界可开采的化石能源总量相当于 33730 亿吨原煤， 所以可以说太阳能其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 还有最重要的长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维 持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能 量是用之不竭的。因此，太阳能的大规模开发利用是面向未来，实现可持续发展 的必然选择。 二、我国太阳能资源的现状 我国土地辽阔，幅员广大，在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳 能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2~8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中 国太阳能总量的分布来看，西部地区由于地理位置较好，太阳辐射总量很大。我 国各省的太阳能资源分布如下表1所示。 三、我国太阳能的发展现状 目前，我国利用太阳能的方式大多都是太阳能光热转换和光电转换两大 种类，例如，太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室、

　　太阳能制冷与空调、太阳能发电及光伏发电系统等。 （一）太阳能光热转换 太阳能光热转换是指将太阳光直接或通过聚光照射于集热器上， 使光能直接 转化为热能。目前主要用于太阳能热水器和太阳热能发电。 1、我国太阳能光热转换成就 在光热转换方面， 截至2007年底， 中国太阳能热水器产量达2300万平方米， 总保有量达1.08亿平方米，占世界的55％，成为全球太阳能热水器生产和使用第 一大国，且拥有完全自主知识产权，技术居国际领先水平。这种迹象表明，我国 正在向太阳能时代迈进！为了促进太阳能热水系统的推广应用，国家制定的可再 生能源发展规划明确提出了太阳能热水系统发展目标， 2010年太阳能热水系统运 行保有量要达到1．5亿平方米，2020年要达到3亿平方米。

　　表1 中国太阳能辐射量分布 分 类 一 6 680 - 8 400MJ 类地 / m2 区 二 5 850 - 6 680MJ 类地 / m2 区 三 5 000 - 5 850MJ 类地 / m2 区 四 4 200 - 5 000MJ 类地 / m2 区 五 3 350 - 4 200MJ 类地 / m2 区 宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部 等 河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃 中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等 山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、 辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、 苏北、皖北、台湾西南部等 湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、 陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等 四川、贵州两省 辐射量 分布

　　2、太阳能光热转换存在的问题 太阳能热水器的发展也存在诸多问题。大部分的使用为用户自发行为，其系 统的安装基本上没有经过设计，完全由产品供应商负责处理，结果是各自为阵， 杂乱无章，在影响建筑外观的同时存在各种不安全隐患。由于上述原因，大面积 推广受到严重阻碍， 有些城市甚至由政府出面禁止在建筑物上安装。我国太阳能 利用长期处于较低水平，制约了发展，不规范安装破坏了建筑结构和功能，对防 水和承重等问题留下隐患，屋顶所有权存在争议，后期物业管理，维护也很不方 便，自行安装的不规范，造成防风与避雷等安全隐患很多。 （二）太阳能光电转换 太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体的光伏效应原理进行 光电转换，通常叫做“光生伏打效应”，太阳电池就是利用这种效应制成的。 1、我国太阳能光电转换方面的优点

　　（1）改善环境。通过使用新能源来替代化石能源，可以减少因燃烧化石能源 而造成的二氧化碳和烟尘排放量，给环境造成的损失。 光伏发电不产生传统发电 技术带来的污染物排放和安全问题，没有废弃或噪音污染。 （2）节省空间。光伏发电是一种简单的低风险技术，集合可以安装在任何有 光的地方。 这意味着在公共、 私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜 力。在运行中，这个系统还可以降低建筑的受热，增加通风。光伏还可以作为隔 声板装在公路两侧。光伏在提供大量电力供应的同时，避免占用更多的土地。 （3）增加就业。光伏发电能够提供重要的就业机会。安装阶段创造大量的就 业产生在（安装工人、零售商和服务工程师），租金地方经济发展。根据欧洲光 伏发电行业信息显示，生产每兆瓦光伏产品大约产生10 个就业机会，安装每兆 瓦光伏系统创造大约33 个就业机会。批发和间接供应可提供3-4 个就业岗位， 研究领域提供1-2 个就业机会。所以在整个产业链中可提供50 个就业机会。在 未来几十年，随着规模的扩大，自动设备的使用，这些数据会有所降低。但是， 光伏发电产业不仅仅是一个资金密集型产业，同时也是一个劳动密集型产业。目 前我过光伏技术及产业的就业总人数近万。到2020 年将达到10 万人左右。 （4） 提供农村电力。 光伏发电系统结实耐用， 易于安装和具有灵活性等特征， 使其可满足世界任何地方的农村电力需求。 2、我国太阳能光电转换方面的成就 光伏产业出现了较快发展， 太阳能电池组件的生产能力和实际产量有了较快 增加，性能也不断提高。近几年，随着科研能力的提升和政府对光伏发电的深入 认识，在国际光伏市场巨大潜力的推动下，我国光伏产业正以每年30%的速度增 长，2005年底国内光伏电池生 产能力已达200MW以上，实验室光伏电池的效率 已达21%，可商业化光伏组件效率达14—15%，电池效率１０—１３％。太阳能 光伏电池生产成本随之逐年大 幅下降，这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起 到了决定作用。到２００５年，国内光伏发电的总装机达到了７万千瓦。建成商 业化的兆瓦级太阳能电站作好准备。2007年5月，国家先进能源技术领域“十一 五”863重点项目“太阳能热发电技术及系统示范”课题在河海大学宣告启动。 该项目由中科院电工所、河海大学等单位联合承担，分“太阳能塔式热发电系统 总体设计技术及系统集成”等五个研究课题。中科院电工所、河海大学等单位将 在5年内突破一系列关键技术，建成拥有自主知识产权的l兆瓦太阳能热发电示范 工程。 3、我国太阳能光电转换存在的不足 （1）多晶硅瓶颈。在太阳能发电设备生产量高速增长的拉动下，太阳能发电 设备的主要原料多晶硅需求也快速增长。 由于太阳能产业目前每年超过30％的增 长效应对多晶硅的强劲需求，加上技术门槛较高，限制多晶硅产量，多晶砖供需 缺口较大。 我国电子行业和光伏行业每年需要的多晶硅在3000～5000吨之间，然 而我国自己生产的多晶硅只能满足其中的l0％左右，另外的90％要依靠进口来解 决。由于各厂家在国际市场上抢购多晶硅，使得多晶硅的价格几倍于正常价格， 造成国际市场多晶硅价格飞涨， 其价格已完全背离了它的实际价值，这是一个极 不正常的现象， 极大地制约了我国太阳能光伏产业和电子产业的相应发展。供应 紧张带来的是多品种价格高企，这种情况在2010年前都难以改变。 （2）政策扶持瓶颈。尽管我国的《可再生能源法》早已在2006年1月1日正式 生效。法令明确提出， “国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能光伏发电系统等 太阳能利用系统” ，也已原则性地规定了“国家财政设立可再生能源发展专项资

　　金”“金融机构可以提供有财政贴息的优惠贷款”等鼓励政策，但相应的具有可 、 操作性的措施，如《上网电价法》迟迟不能出台，以至于各地提出的太阳能光伏 发电计划大多为示范项目， 离市场化的大规模推广还很遥远。目前电网公司只接 受风电和生物质发电。 《上网电价法》可以法规形式把可再生能源的“潜在市场” 变成“现实市场” ，使可再生能源发、电因成本过高而不具市场竞争力的技术， 变成一种具有市场竞争能力的产业，引进市场机制，起到促进快速发展、快速降 低成本，形成良性循环，最终实现能源的可持续发展。 （3） 成本仍然太高。 限制国内应用的主要问题还是太阳能发电的成本太高． 目 前太阳能发电每度成本约3．5元，与生物质发电(沼气发电)、风电、水电以及传 统煤电相比确实昂贵，制约了中国太阳能发电市场增长。目前天威英利的产品 90％以上出口到国外，只有不到l0％在国内，主要应用于通信基站、西北地区的 户用系统及高速公路交通警示灯等。太阳能光伏电池以及原材料多晶硅的生产， 都属于高污染、高能耗行业。污染、能耗在国内，清洁、低能耗在国外，这难免 让不少人感觉中国光伏产业有些尴尬。可在国内真正要使用清洁能源，又觉得太 贵，太阳能发电至今不能并入电网。如果国内市场能做起来，无论对硅材料、新 型高效太阳能电池的研发企业还是生产企业都是一个好消息。 毕竟单单依靠国外 市场的风险很大。 四、促进我国太阳能产业更好发展的措施 虽然，上文提到我国太阳能产业发展迅猛，取得了可喜的成绩，但是我们仍 然要高度重视阻碍我国太阳能事业发展的障碍，并努力去解决它。具体的，针对 上述提到的问题，我提出以下方案： 太阳能目前仅仅只能应用于通信、信号电源和偏远地区的电力供应，如果技 术瓶颈进一步突破， 则很可能使光伏能源被更大规模推广，这样对太阳能电量需 求将很难用常规增长去估量。 作为太阳能光伏电池的主要原料，我国95％的高纯 多晶硅材料依赖进口， 而且其技术基本上被国外垄断，这一问题已经成为我国发 展太阳能光伏产业的最大瓶颈。这是因为我们没有重视多晶硅技术的自主研发， 科技投入的机制不合理，造成了现在的被动局面。 与这种技术瓶颈很不相称的是，我国却是石英砂矿的出产大国，在海南岛等 地拥有大量的矿产资源， 在世界冶金级硅的产量中我国就占了三分之一，而这些 原始的硅材料却大部分出口到了国外。目前，我国多晶硅材料的年产量仅60吨左 右， 硅材料的短缺就造成了太阳电池生产成本居高不下，成了制约我国光伏产业 发展的“拦路虎” 。 目前国内太阳能市场之所以难以得到政策和民众的支持， 其根本原因还在于 太阳能发电的高昂成本，而这则与我国多晶硅技术的落后有着直接的因果关系。 根据这种认识，技术瓶颈已经成为制约中国整个太阳能行业的根本因素。 我国长期以来对科技自主创新的支持力度不够，科研投入太少，政府往往认 为这个产业已经出现了产品， 走向了市场， 就不需要国家再继续投入科研经费了。 其实，由于硅材料严重短缺的制约，缺乏国家的相关政策支持，光伏发电产业并 没有真正与市场接轨，而企业看不到利润空间也不会积极支持这个产业。因此， 国家要加大对光伏发电的科研投入，出台相关的政策来支持其发展。 五、我国太阳能发展的前景

　　国际能源组织对太阳能产业的发展前景进行预测， 认为 2010-2020 年间太阳 能光伏发电发展速度复合增长率达到 35%，预计 2020 年太阳能光伏发电量将达 到 280TWh 以上，占当年总发电量的 1%，2040 年占总发电量的 20%，未来太阳能 产业的发展前景光明. 2009 年我国推出了太阳能屋顶计划和金太阳示范工程， 对国内光伏电站投资提供补贴。 受 “金太阳工程”和建筑屋顶光伏项目推动， 国内光伏内需市场开始启动。 截至 2009 年底，全国光伏装机容量已达 300 兆瓦。国家能源局最新透出的目标 是，到 2015 年国内光伏装机要达 500 万千瓦；到 2020 年，光伏装机达 2000 万 千瓦，因此我国太阳能光伏市场空间巨大。 同时，我国企业还将充分受益国际光伏市场的巨大发展。2008 年全球光伏 产量达 6.4GW， 新增装机量达 5.6GW； 2009 年产量达 9.3GW， 新增装机量达 7.3GW。 光伏产业产量过去 5 年间增加超过 8 倍，年复合增长率超过 50％。EPIA 预测， 到 2014 年世界光伏市场市场需求在策推动下将会达到 30GW，从 2010 年到 2014 年年复合平均增长率约为 17.9％。 从太阳能电池产量来看，目前是晶硅电池占据主导地位，2009 年占有超过 80％的市场份额， 但未来薄膜、 聚光光伏和聚光光热随着技术发展也存在发展潜 力。因此，随着国内外光伏市场增长，晶硅电池市场前景广阔。非晶硅薄膜电池 的投资在 2008 年开始成为市场一大亮点，随着技术进步其投资规模预计在未来 仍将保持高速增长。世界主流非晶硅薄膜设备供应商普遍预计在 2012 年其薄膜 电池成本可降到 0.5-0.6 美金/kg，转换效率研发目标约 12％-14％，随着工艺 稳定性和效率研发的不断提升，非晶硅薄膜市场将稳定增长。 综上所述我国能源供应主要依靠化石能源， 只有通过扩大可再生能源的开发 利用来降低化石能源消费比例。 从长远来看，大力发展可再生能源可以逐步改善 以煤炭为主的能源结构， 促进常规能源资源更加合理有效地利用，缓解与能源相 关的环境污染问题。开发利用以太阳能、风能为代表的可再生能源，并建立必要 的技术贮备， 可以减少我国对国外矿物能源的依赖，增强国家抗御能源安全风险 的能力。 太阳能光伏发电及光热转换是目前比较成熟的技术， 具有诸多优点。 随 着太阳能等新型可再生能源的大规模开发利用， 我国乃至世界的能源结构必然会 有巨大的调整， 可以预见将来太阳能将会得到空前发展，人类文明也会更上一个 台阶！

　　参考文献： [1]新能源比重较低，化石能源仍是支柱.国际电力网.2010.5.31 [2]朱伟钢，林燕梅，周蕾，太阳能光伏发电在中国的应用，现代电力，2007年10月 [3]太阳能光伏行业发展大事件回顾.光电新闻网，2011.5.25 [4]郝钢，我国太阳能发展现状与前景，中国新技术新产品，2010 NO.16 [5] 光伏产业：2010 年区域性增长势头强劲，中国光电门户，2010.8 [6] 新能源之太阳能前景，浙江华鹰风电设备有限公司的博客 [7] 我国太阳能发展前景，东方财富网，2011.11.18